模拟电子技术实训报告.docx

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模拟电子技术实训报告

《电子技术Ⅱ课程设计》

总结报告

姓名

学号20120417

院系自动控制与机械工程学院

班级电气1班

指导教师

2014年6月

一、目的和意义...........................................3

二、任务和要求...........................................3

三、模拟电路的设计和仿真.................................3

第一章半导体器件的Multisim仿真........................4

第二章单管共射放大电路Multisim仿真....................6

第三章差分放大电路Multisim仿真.......................10

第四章两级反馈放大电路Multisim仿真...................14

第五章集成运算放大电路Multisim仿真...................20

第六章波形发生电路的Multisim仿真.....................22

第七章综合性电路的设计和仿真.........................24

四总结...............................................28

五参考文献...........................................29

一、目的和意义

该课程是在完成《电子技术2》的理论教学之后安排的一个实践教学环节。

课程设计的目的是让学生掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识与基本方法，培养学生的综合知识运用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术工作打下基础。

这一环节有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生全局考虑问题、应用课程知识的能力，对培养和造就应用型工程技术人才将起到较大的促进作用。

二、任务和要求

本次课程设计的任务是在教师的指导下学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成基础性的电路设计仿真及综合性电路设计和仿真（选一个）。

完成该次课程设计后，学生应达到以下要求：

1、巩固和加深《电子技术2》课程知识的理解；

2、会跟进课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料；

3、掌握仿真软件Multisim的使用方法；

4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法；

5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计和仿真结果。

三、模拟电路的设计和仿真

第一章半导体器件的Multisim仿真

1、利用Multisim观察半导体二极管的单向导电性

在Multisim中构建二极管电路，如下图所示，途中VD是虚拟二极管，输入端加上最大Uim=4V，频率为1kHz的正弦波电压，接入一台虚拟示波器XSC1，这是一台双踪示波器，有A、B两个通道，A端接二极管电路的输入端，B端接电路的输出端。

图1.1二极管仿真电路图

电路仿真以后，可有示波器观察到输入、输出波形，如图1.2所示。

为便于区别，用颜色较浅的显示输入波形，用颜色较深的显示输出波形。

由图可见输入波形是一个双向的正弦波电压，而经过二极管以后，在输出端得到一个单方向的脉动电压，可见二极管具有单向导电性。

图1.2二极管仿真电路波形图

第二章单管共射放大电路Multisim仿真

1.选择单管共射放大电路

（1）在Multisim中构建单管共射放大电路如下图2.1所示，电路中的三极管β=50,rbb’=300Ω。

图2.1单管共射放大电路仿真电路

（2）测量静态工作点

可在仿真电路中接入三个虚拟数字万用表，分别设置为直流电流表或直流电压表，以便测量IBQ、ICQ和UCEQ，如图2.2所示。

图2.2测量Q点的电路

电路仿真后，可测得IBQ=50.737uA,ICQ=4.929mA,UCEQ=212.449mA。

图2.3直流电流表和直流电压表读数

（3）观察输入输出波形

图2.1中的单管共射放大电路仿真后，可从虚拟示波器观察到uI和uO的波形如图2.3所示。

图中颜色较浅的是uI的波形，颜色较浅的是uO的波形。

由图可见uO的波心有明显的非线性失真，而且uO与uI的波形相反。

图2.4uO与uI的波形

（4）测量AU、RI和Ro

①将图2.1中的虚拟数字万用表分别设置为交流电压表或交流电流表。

由虚拟仪表测得Ui=14.14mV，Uo=1.856V，Ii=56.093uV，如图2.5所示，则

AU=UO/UI=-1.856*1000/14.14=-131.26

Ri=U/I=14.14/56.093=0.25KΩ

图2.5交流电压表和交流电流表读数

②为了测量输出电阻RO，可将图2.1电路中的负载电阻R3开路，此时从虚拟仪表侧得Uo`=3.061V,则

RO=（U0`/U0-1）R3=（3.061/1.856-1）*3KΩ=1.6492KΩ

图2.6Uo`读数

第三章差分放大电路Multisim仿真

1.选择长尾式差分放大电路Multisim仿真

（1）在Multisim中构建一个接有调零电位器的长尾式差分放大电路如图3.1所示，其中两个三极管的参数为β1=β2=50，rbb’1=rbb’1=300，调零电位器R6的滑动端调在中点。

图3.1长尾式差分放大电路仿真电路

（2）利用Multisim的直流工作点分析功能测量放大电路的静态工作点。

分析结果如下图3.2所示：

图3.2直流工作点分析图

可知UCQ1=UCQ2=5.72309V

UBQ1=UBQ2=-9.90477mV

ICQ1=ICQ2=（VCC-UCQ1）/RC1=（12-5.72309）/30mA=0.209mA

（3）加上正弦输入电压,利用虚拟示波器可看出uC1与uI反相,而uC2与uI同相。

如图3.3

图3.3长尾式差分放大电路波形图

（4）当Ui=10mV（即Ui1=5mV,Ui2=-5mV）时,由虚拟仪表测得Ii=55.102nA,U0=176.65mV,如图3.4

图3.4Ui、Ii和U0的读数

则Ad=-U0/Ui=-176.65/10=-17.665

Ri=Ui/Ii=（10/55.102）*1000kΩ=181.4816kΩ

（5）将负载电阻R3开路,测得如图3.5U0、=694.206mV

图3.5U0、的读数

则R0=[（U0`/U0）-1]R3=[（694.206/176.65）-1]*20kΩ=78.865kΩ

（6）将图3.1中的负载电阻R3右端接地,使差分放大电路改为单端输出。

此时可测得当Ui=10mV时,U0=488.351mV，如图3.6

图3.6Ui、U0的读数

则Ad=-U0/Ui=-488.351/10=-48.8351

（7）在单端输出的情况下将R3开路,可测得此时U0`=694.205mV

图3.7U0`和U0的读数

第四章两级反馈放大电路Multisim仿真

1.选择电压串联负反馈放大电路Multisim仿真

（1）在Multisim中构建两级电压串联负反馈放大电路，如下图所示，其中两个三级管均为β=100，rbb’=300,Cb’c=4pF,Cb’e=41pF。

图4.1电压串联负反馈放大电路仿真电路

（2）将开关K断开，电路中暂不引人级间反馈。

①利用Multisim的直流工作点分析功能，测量无级间反馈时两级放大电路的静态工作点，分析结果如下:

图4.2静态工作点分析图

可见,UBQ1=1.99203V,UEQ1=1.36474V,UCQ1=8.86493V,

UBQ2=2.97977V,UEQ2=2,33089V,UCQ2=7,35979V,

②加上正弦输入电压,利用虚拟示波器可观察到第一级输出电压波形与输入电压反相,而第二级输出电压波形与输入电压同相.两个放大级的输出波形均无明显的非线性失真，如图4.3所示。

图4.3电压串联负反馈放大电路波形图

当Ui=7.07mV时,利用虚拟仪可见,表可测得U0=1.347V.无级间反馈时,两级放大电路总的电压放大倍数为

图4.4Ui=7.07mV时的U0

③由虚拟仪表测得,当Ui=7.07mV时,Ii=4.341μA,则无级间反馈时放大电路的输入电阻为

Ri=Ui/Ii=7.707/4.341kΩ=1.775kΩ

图4.5Ii的读数

④将负载电阻R9开路,测得U0`=2.642V,则放大电路无级间反馈时的输出电阻为

R0=[（U0`/U0）-1]R9=[（2.642/1.347）-1]*2kΩ=1.92279kΩ

（3）将图4.1中的开关K合上,引入电压串联负反馈.

①加上正弦输入电压,由虚拟示波器看到如图4.6所示,同样的输入电压之下,输出电压的幅度明显下降,但波形更好.

图4.6电压串联负反馈电路Uo和Ui波形图（开关闭合）

由虚拟仪表侧得

图4.7用虚拟仪表测量电压表示数

当Ui=7.07mV时,U0=73.188mV.则引入电压串联负反馈后,电压放大倍数为

说明引入负反馈后电压放大倍数减小了

②由虚拟仪表测得,当Ui=7.07mV时,Ii=4.248μA,则

Rif=Ui/Ii=7.07/4.248kΩ=1.664kΩ

可见,引入电压串联负反馈后输入电阻提高了,但与无级间反馈时的Ri相比,提高很少,这是由于图4.4所示电路中总的输入电阻为

Rif=R`if//Rb11//Rb12

引入电压串联负反馈只是提高了反馈环路内的输入电阻R`if,而Rb11和Rb12不在反馈环路内,不受影响,因此总的输入电阻Rif提高不多

③将负载电阻R9开路,测得U0`=74.796mV,则

Rof=[（U0`/U0）-1]R9=[（74.796/73.188）-1]*2kΩ=0.068989=68.989Ω

图4.8U0`的读数

可见,引入电压串联负反馈后,与17页计算的RO比较，输出电阻降低了

第五章集成运算放大电路Multisim仿真

1.选择积分电路

2.构建Multisim仿真电路

（1）在Multisim中构建基本积分电路如下图5.1所示，在积分电路的输入端加上有效值为0.5V，频率为50Hz的正弦电压；

图5.1积分电路仿真图

图5.2万用表读数

由虚拟示波器可以看到积分电路的输入、输出波形如下图5.3所示。

图中颜色较浅的是输入波形，颜色较深的是输出波形。

由波形图可见，输出电压是一个余弦波，输出电压的相位比输入电压领先90°。

图5.3积分电路波形图

第六章波形发生电路的Multisim仿真

1.选择三角波和方波发生器

（1）构建Multisim仿真电路

在Multisim中构建三角波发生电路，如图6.1所示。

图6.1三角波发生电路仿真电路

（2）用虚拟示波器可观察到电路的输出波形为三角波，而前一级滞回比较器的输出波形为矩形波，如图6.2所示。

图6.2输出波形图

（3）从虚拟示波器可测得，三角波的幅度为UOM=9.5V和振荡周期T=9ms

第七章综合性电路的设计和仿真

功率放大器的设计

（1）设计要求：

输入信号电压Ui=200mv;

最大输出功率P0≥2W;

输出负载R3=8Ω；

根据技术指标和已知条件，选择